6.1.3 Дефлегматор.

Рассчитать и подобрать вариант конструкции кожухотрубчатого дефлегматора смеси органической жидкости конденсации F=6.13 кг/с жидкости. Удельная теплота конденсации r=339130 Дж/кг. Температура конденсации паров t=55 ⁰С. Физико-химические свойства конденсата при температуре конденсации: =0,167 Вт/м*К, =763 кг/м3, =0,267 мПа*с. Водой смесь конденсируется, вода меняет температуру с t=20⁰С до t=30⁰С. При этой температуре с=4,179 КДж/кг*0С, =0,606 Вт/м*К, =0,891 мПа*с, =997 кг/м3

Расчет конденсатора.

2. Тепловая нагрузка аппарата.

Q=6,13*339130= 2,08 МВт

2.Расход пара.Gгр пара=Q/r Gгр пара=2080*10³/(30-20)*4,179=49,73 кг/с;

3.Средняя разность температур.

82

82

tср= (tб - tм)/ln(tб/ tм)

tб=82 - 20=62

20

30

tм=82 - 30=52

t_ср=(62 + 52)/2=56,85⁰С

Расчет ориентировочной поверхности теплообмена

В соответствии с таблицей 2.1 [2. c. 47] примем К_ор=400 Вт/(м2*К). Для подогревателя вид теплообмена от конденсирующегося водяного пара к органическим жидкостям (Кор лежит в интервале 120 - 340),тогда F_ор=Q/К*t_ср; F_ор=2080*10³/400*30=174,8 м2

Расчет суммы термических сопротивлений стенки труб и загрязнений.

Для определения загрязнений воспользуемся таблицей 2.2 [2,с. 48]

=м2*К/Вт

Задаемся числом Re=15000, тогда

Наиболее близкими параметрами обладает аппарат: D=600 мм; d=25x2 мм; n=240 ;z=2; L=4,0 м; F=75 м

Действительное число Re равно:

Коэффициент теплоотдачи органической смеси при Re >10000 находим по уравнению:

Принебрегая при это поправкой ;

=0,606*0,023*12885^0,8*6,14^0,4= =3495,09 Вт/м²*К

Коэффициент теплоотдачи к конденсирующейся воде:

Коэффициент теплопередачи:

Требуемая поверхность:

Запас поверхности:

Тип теплообменника – вертикальный

Наружный диаметр, м 0,6

Наружный диаметр труб, м 0.025

Высота труб, м 4

Число ходов 2

Общее число труб, шт 240

Запас поверхности составляет 26,6%, с допустимым приближением можно использовать данный дефлегматор.

6.1.4 Холодильник кубового остатка

Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубный теплообменник для теплообмена между органической жидкостью и водой. Горячий раствор в количестве W=2,95 кг/c охлаждается от tн=100⁰С до tк=40⁰С. Начальная температура воды равна t=20⁰С. Затем она нагревается до 30⁰С. Физико-химические свойства органической жидкости =0,657 Вт/м*К, =971 кг/м3, =0,418 мПа*с, с=4,153 КДж/кг*⁰С Водой смесь охлождается, вода меняет температуру с t=20⁰С до t=30⁰С. При этой температуре с=4,179 КДж/кг*0С, =0,606 Вт/м*К, =0,891 мПа*с ,=997 кг/м3

Расчет холодильника кубового остатка.

1. Тепловая нагрузка аппарата.

Q=2,95*4,153*60=736,5 кВт

2.Расход воды.

Gводы=Q/(С*tводы) Gводы=736,5 *10³/10*4.179*10³=17,62 кг/с;

3.Средняя разность температур.

tср= (tб - tм)/ln(tб/ tм)

110

tб=80; tм=10

tср=(80 – 10)/ln(80/10)=33,7 ⁰С 30 30

20

Расчет ориентировочной поверхности теплообмена

В соответствии с таблицей 2.1 [2. c. 47] примем Кор=600 Вт/(м2*К). Для холодильника дистиллята вид теплообмена от жидкости к жидкости (для углеводородов и масел) кор лежит в интервале 200 - 600),тогда

Fор=Q/К* tср; Fор=736,5*10³/600*33,7=39,3 м2

Задаемся числом Re=15000, тогда

Наиболее близкими параметрами обладает аппарат: D=400 мм; n=100; z=2; L=6,0 м; F=47м; d=25x2

В многоходовых т/о средняя движущая сила меньше чем в одноходовых, вследствие возникновения смешанного взаимного направления движения теплоносителей, поправку определим по уравнению (2.27) [2].

=(30-20)/(100-20)=0,125

=(100-40)/(30-20)=6

==6,08

==3,99

=0,927

tср=33,7*0,927=31,2⁰С

Действительное число Re равно:

Pr=c*/=0.000891*4.179/0.606=6.14

Пренебрегая при это поправкой ;

=0,606*0,023*18977^0,8*6,14^0,4= =4764,17 Вт/м²*К

Pr=c*/=0.000419*4.153/0.657=2,65

Пренебрегая при это поправкой ;

=0,657*0,24*12847^0,8*2,65^0,4/0,02= =3265 Вт/м²*К

Для определения загрязнений воспользуемся таблицей 2.2 [2,с. 48]

=м2*К/Вт

Коэффициент теплопередачи:

Требуемая поверхность:

Запас поверхности: